ISSN: 2579-7417
https:jurnal.agrosainta.id/index.php/ags
EISSN: 2774-4922
Potensi  Bakteri Enterobacter  cloacae sebagai  Biodegradator
Herbisida Glifosat pada Media Tanah
Potency of Enterobacter cloacae Bacteria as Glyphosate Herbicide in Soil Media

## Lutfi Tri Andriani
Balai Besar Pelatihan Pertanian (BBPP) Ketindan, Jl. Ketindan, No. 1 Lawang Malang 65214 lutfi.tri.andriani@gmail.com

## I N F O A R T I K E L

## A B S T R AC T / A B S TR A K
Sejarah Artikel Dikirim:
1 Juli 2021 Diterima: 30 Juli 2021 Terbit: 31 Juli 2021 Bakteri  pemacu  pertumbuhan  tanaman  telah  dikenal  luas  di  kalangan  masyarakat.  Bakteri tersebut  memiliki    sebagai  biostimulan,  bioprotektan  dan  biofertilizer.  Beberapa  jenis  dari bakteri pemacu pertumbuhan tanaman, memiliki kemampuan untuk tumbuh pada lingkungan ekstrim.  Penggunaan  herbisida  kimia  sangat  tinggi.  Penguraiannya  dapat  terjadi  dengan  cara penjerapan  oleh  partikel  tanah,  penguraian  juga  dapat  dibantu  oleh  cahaya,  air,  dan mikroorganisme. Oleh karena itu, perlu pengujian tentang potensi bakteri pemacu pertumbuhan tanaman  dalam  mendegradasi  herbisida  kimia.  Pangkajian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui kemampuan bakteri Enterobacter cloacae dalam mendegradasi glifosat. Pengujian dilakukan pada sampel tanah yang ditambahkan glifosat dan isolat bakteri Enterobacter cloacaae yang merupakan anggota  dari  bakteri  pemacu  pertumbuhan  tanaman  yang  dibandingkan  dengan  kontrol Selanjutnya, residu glifosat setelah perlakuan, diukur dengan menggunakan High Performance Liquid Chromatography (HPLC). Hasil menunjukkan bahwa bakteri Enterobacter cloacae dapat mendegradasi glifosat. Hasil pengujian konsentrasi residu glifosat pada medium tanah yang telah diberikan  perlakuan  dengan  penambahan  bakteri Enterobacter  cloacae dan  Tanpa  penambahan bakteri Enterobacter cloacae , yaitu pada perlakuan tanpa penambahan bakteri Enterobacter cloacae, kadar glyfosat yang diperoleh sebanyak 51, 4 ppm dan kadar Aminomethylphosponate (AMPA) sebanyak  4,66  ppm  sampel.  Sedangkan  pada  medium  tanah  dengan  penambahan  bakteri Enterobacter cloacae , yaitu pada kadar glyfosat sebanyak 0 ppm dan kadar Aminomethylphosponate (AMPA) sebanyak 12,8 ppm sampel.
Plant  growth-promoting  bacteria  have  been  widely  known  among  the  public.  These  bacteria  have  as biostimulants, bioprotectants and biofertilizers. Some types of plant growth-promoting bacteria, have the ability to grow in extreme environments. The use of chemical herbicides is very high. Decomposition can occur by adsorption by soil particles, decomposition can also be assisted by light, water, and microorganisms. Therefore, it is necessary to examine the potential of plant growth-promoting bacteria in degrading chemical herbicides. This study aims to determine the ability of Enterobacter cloacae in degrading glyphosate. The test was carried out on soil samples added with glyphosate and isolates of Enterobacter cloacaae which is a member of plant growth promoting bacteria compared to controls. Furthermore, glyphosate residues after treatment were measured using High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The results showed that Enterobacter cloacae bacteria could degrade glyphosate. The results of testing the concentration of glyphosate residues in the soil medium that have been treated with the addition of Enterobacter cloacae bacteria and without the addition of Enterobacter cloacae bacteria, namely in the treatment without the addition of Enterobacter  cloacae  bacteria,  the  levels  of  glyphosate  obtained  are  51.4  ppm  and  levels  of Aminomethylphosponate  (AMPA)  are  4  .66  ppm  sample.  While  the  soil  medium  with  the  addition  of Enterobacter  cloacae  bacteria,  namely  the  glyphosate  content  of  0  ppm  and  the  level  of Aminomethylphosponate (AMPA) as much as 12.8 ppm sample
This is an open access article under the CC – BY license.
Kata Kunci: Degradasi, glifosat, e nterobacter clocae Keywords: Degreadation. glifosat, enterobacter cloacae

## 1. Pendahuluan
Keamanan pangan penting dilakukan tidak hanya sebagai upaya mendukung aspek kesehatan masyarakat namun juga mendukung peningkatan kualitas dan ketahanan suatu bangsa. Sejalan dengan tema besar Hari Keamanan Pangan  Sedunia yaitu  "Keamanan  Pangan,  Tanggung  Jawab  Bersama",  maka  semua  elemen masyarakat  perlu menyadari  tanggung  jawab  terhadap  keamanan  pangan.  Lukito  (2020)  menyampaikan  bahwa  semua  orang memiliki  peran  dan  tanggung  jawab  memastikan  keamanan  sepanjang  rantai  pangan  dari  hulu  ke  hilir,  dari budidaya sampai meja makan ( from farm to table ). Terdapat lima seruan aksi peringatan Hari Keamanan Pangan Sedunia, yaitu (1) Ensure it’s safe , dimana Pemerintah harus memastikan pangan aman dan bergizi untuk semua;
(2) Grow it safe , yaitu penerapan good practices oleh produsen produk pertanian dan pangan; (3) Keep it safe , bahwa pelaku usaha harus memastikan produk pangan tetap aman; (4 ) Eat it safe , bahwa semua konsumen berhak atas pangan  aman,  sehat,  dan  bergizi;  dan  (5) Team  up  for  safety ,  yaitu  keamanan  pangan  adalah  tanggung  jawab bersama.Untuk  dapat  menjaga  keamanan  pangan  dari  hulu,  maka  tahapan  pelaksanaan  budidaya  tanaman diupayakan minimal penggunaan bahan kimia. Namun, realita di lapangan, penggunaan pupuk dan pestisida kimia untuk pengendali hama dan penyakit tumbuhan cukup berlebihan, kurang sesuai dengan kaidah yang berlaku dan kurang bijaksana, hingga menyebabkan residu pada tanah dan produk pertanian. Glifosat, merupakan bahan kimia pengendali gulma (herbisida). Penggunaan herbisida ini sangat tinggi, bersifat sistemik sehingga lebih disukai oleh pengguna.  Glifosat  menyebabkan  dampak  negatif  di  lingkungan  dan  manusia,  antara  lain  sulit  terurai, menyebabkan biomagnifikasi, dapat menimbulkan gangguan endokrin dalam sel plasenta manusia pada dosis di bawah dosis pertanian, dalam 24 jam, dan pada lini sel manusia (Richard et al., 2005; Gasnier et al., 2009 dalam TWN, 2013). Residu herbisida glifosat terdeteksi di areal pertanaman dan tertranslokasi ke dalam produkhasil panen merupakan residu yang terkonsumsi oleh konsumen, dan terakumulasi dalam tanah, serta potensial terserap akan  tanaman  berikutnya.  Residu  herbisida  inilah  yang  dalam  jangka  panjang  akan  menyebabkan  gangguan kesehatan yaitu pada syaraf maupun metabolisme enzim. Residu pestisida terbawa nelalui rantai makanan akan terakumulasi dalam jaringan tubuh yang mengandung lemak. Akumulasi residu pestisida ini pada manusia dapat merusak fungsi hati, ginjal, sistem syaraf, menurunkan kekebalan tubuh, menimbulkan cacat bawaan, alergi dan kanker (Munarso, 2016 dalam Fauriah et al., 2017)).
Penguraian  pestisida  kimia  memerlukan  waktu  yang  cukup  lama.  Penguraian  dapat  melalui  proses fotodegradasi,  pencucian  oleh  air  hujan  dan  degradasi  yang  dibantu  oleh  mikroorganisme.  Bakteri  pemacu pertumbuhan  tanaman,  memiliki  kelebihan  biostimulan,  bioprotektan  dan  biofertilizer.  Bakteri  pemacu pertumbuhan terdapat di perakaran (rhizosfer) dan di dalam tanaman (endofit). Bakteri yang tergolong pemacu pertumbuhan  perakaran  (Plant  growth  promoting  rhizobacteria/  PGPR)  antara  lain  golongan Azospirrilium, Azotobacter,  Bacillus,  Enterobacter,  Gordonia,  Klebsiella,  Paenibacillus,  Pseudomonas,  Serratia, dan  lainnya. Keberadaannya di sekitar perakaran memungkinkan terpapar oleh herbisida. Menurut Zhuang et al. (2007) PGPR memiliki kemampuan mendegradasi kontaminan organik dan anorganik di dalam tanah. Stepniewska et al. (2013) menyatakan  bahwa  mikroorganisme  endofit  berpotensi  dalam  membantu  biodegradasi  kontaminan/  polutan seperti  pestisida,  polychlorobiphenil  dan  lainnya.  Pengendalian  gulma  saat  ini  masih  sangat  tergantung  pada herbisida kimia sintetik. Apabila digunakan secara terus menerus dan berlebihan, herbisida kimia sintetik akan berdampak negatif bagi kesehatan manusia dan lingkungan, sehingga perlu alternatif cara meningkatkan degradasi herbisida kimia. Salah satunya dengan menggunakan bakteri pemacu pertumbuhan baik yang di perakaran maupun yang endofit. Oleh karena itu,  tujuan penelitian ini menganalisis potensinya dalam mendegradasi herbisida.

## 2. Metodologi

## 2.1. Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium bakteriologi, Fakultas Pertanian, Universitas Brawijaya, Malang, Indonesia.
2.2. Tahapan Penelitian

## 2.2.1. Kultur Bakteri
Isolat  bakteri  pemacu  pertumbuhan yang  digunakan  adalah  Bakteri Enterobacter  cloacae . Pemurnian bakteri dilakukan dengan streak koloni tunggal pada media NA dan kemudian diperbanyak dengan menggoreskan koloni tunggal pada media NA yang baru.
2.2.2. Uji Kemampuan Bakteri dalam Mendegradasi Herbisida Glifosfat pada Medium Tanah
Pengujian  dilaksanakan  dengan  menggunakan  tanah  bagian  permukaan  (kedalaman  0-15  cm).  Tanah disterilkan dengan autoklaf sebanyak tiga kali pada suhu 121 0 C selama 25 menit. Herbisida glifosat dicampur dengan 1 kg tanah dengan cara menambahkan 250 ml aquades steril yang telah ditambahkan herbisida glifosat sebanyak  125  µl  dan  suspensi bakteri  sebanyak  1ml  pada  perlakuan  bakteri  dan  tidak  dilakukan  penambahan
bakteri pada perlakuan tanpa bakteri. Inkubasi dilakukan pada suhu ruang kondisi gelap. Residu herbisida diukur 7 hari setelah inkubasi dengan menggunakan alat High Performance Liquid Chromatography. Ekstraksi untuk sampel tanah dilakukan dengan mengambil tanah sebanyak 25 g, setiap sampel dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan ditambahkan aseton sebanyak 100 ml, selanjutnya dishaker selama 30 menit. Ekstrak tanah kemudian disaring dan dimasukkan ke labu rotary evaporator, kemudian diuapkan hingga tersisa ± 1 ml yang merupakan residu herbisida. Dinding labu dibilas dengan 10 ml asetonitrile 85%

## 2.3. Parameter Pengamatan
Persentase degradasi pada medium tanah dihitung dengan rumus:
% degradasi = 𝑎−𝑏 𝑎 𝑋 100 (1)
Dimana  : a = kadar glifosat perlakuan glifosat tanpa bakteri b = kadar glifosat perlakuan glifosat dengan penambahan bakteri

## 3. Hasil dan Pembahasan
Glifosat adalah  herbisida  yang  mempunyai  spektrus  pengendalian  luas  bersifat  nonselektif.  glifosat sangat efektif mengendalikan gulma rumput dan daun lebar yang mempunyai perakaran dalam dan diaplikasikan sebagai herbisida  pascatumbuh.  Glifosat  merupakan  herbisida  yang  bersifat  sistemik  dan  tidak  selektif  pascatumbuh. Glifosat dapat berpengaruh pada pigmen hingga terjadi klorotik,pertumbuhan terhenti dan pertumbuhan dapat mati  (Moenandir,  2010). Penguraian  pestisida kimia  memerlukan  waktu  yang  cukup  lama. Penguraian  dapat melalui  proses  fotodegradasi,  pencucian  oleh  air  hujan  dan  degradasi  yang  dibantu  oleh  mikroorganisme. Stenersen (2004) menyatakan bahwa mikroorganisme jenis Arthrobacter atau Pseudomonas memiliki kemampuan mendegradasi herbisida. Selain itu, bakteri yang termasuk Pseudomonas, Bacillus, Klebsiella, Pandoraea, Phanerochaeta chrysosporium,  Mycobacterium dilaporkan  memiliki  kemampuan  mendegradasi  pestisida  (Odukkathil,  2013). Khrishna dan Philip (2011) menyatakan bahwa bakteri jenis Pseudomonas aeruginosa dapat mendegradasi methyl parathion dan Bacillus sp mendegradasi Lindane.  Penelitian tersebut mengungkapkan bahwa bakteri memiliki kemampuan membantu  degradasi  berbagai  jenis  pestisida. Residu  glifosat, diukur  dengan  menggunakan  High Performance Liquid Chromatography (HPLC) dengan Triple Quadrupole Tandem Mass Spectrometry detector (LC-MS/MS).
Gambar 1. Pengaruh B nterbacter cloacae terhadap biodegradasi glifosfat
Hasil  pengujian  konsentrasi  residu  glifosat  pada  medium  tanah  yang  telah  diberikan  perlakuan  dengan penambahan bakteri Enterobacter cloacae dan Tanpa penambahan bakteri Enterobacter cloacae , yaitu pada perlakuan tanpa  penambahan  bakteri Enterobacter  cloacae, kadar  glyfosat  yang  diperoleh  sebanyak  51,  4  ppm  dan  kadar Aminomethylphosponate  (AMPA)  sebanyak  4,66  ppm  sampel.  Sedangkan  pada  medium  tanah  dengan penambahan  bakteri Enterobacter  cloacae ,  yaitu  pada  kadar  glyfosat  sebanyak  0  ppm  dan  kadar Aminomethylphosponate (AMPA) sebanyak 12,8 ppm sampel. Sehingga, dapat disampaikan bahwa presentase
0 10 20 30 40 50 60 Medium Tanah Tanpa Enterobacter cloacae Medium Tanah dengan Enterobacter cloacae Pengaruh Enterobacter cloacae terhadap
Biodegradasi Glifosat
Kadar Glifosat
Kadar AMPA
biodegradasi  herbisida  glifosat  dengan  menambahkan  bakteri Enterobacter  cloacae sekitar  100%.  Hal  ini menunjukkan bahwa bakteri Enterobacter cloacae memiliki potensi kemampuan untuk mendegradasi bahan aktif glifosat.    Mekanisme  biodegradasi  herbisida  glifosat  pada  medium  tanah,  diduga  melalui  jalur  degradasi aminomethylphosponate/ AMPA (Gambar 2). Hal ini dibuktikan dengan pengujian pada perlakuan Kontrol dan Bakteri Enterobacter cloacae dimana pada perlakuan kontrol, kadar AMPA rendah yaitu 4,66 ppm berbeda dengan perlakuan bakteri E1 yaitu kadar AMPA meningkat menjadi 12,8 ppm.
Gambar 2. Jalur degradasi glifosfat
Sumber: Pollegioni et al ., 2011
Pada tanah dengan jumlah air yang terbatas, glifosat terdegradasi dengan bantuan oksigen dan terpecah menjadi AMPA  dan  Glyoxilate.  Degradasi  glifosat  (detoksifikasi)  dapat  menjadi  cara  untuk  meminimalkan  resistensi glifosat. Mikroorganisme tanah dapat memetabolisme glifosat dalam dua jalur yaitu 1) jalur Rantai Carbon – Phosphorus (C-P) menghasilkan fosfat dan sarkosin (C-P) jalur lyase misal Pseudomonas sp. 2) Pembelahan oksidatif
rantai C-N pada sisi karboksil yang dikatalisasi dengan glifosat oksidoreduktase (GOX), menghasilkan bentuk aminomethylphosphonic acid (AMPA) dan glyoxilate (jalur AMPA). Jalur AMPA tampak lebih dominan pada degradasi glifosat di tanah dengan bakteri gram negatif atau gram positif (Pollegioni et al., 2011). Mekanisme oksidasi memang dapat mempengaruhi toksisitas dari pestisida, misalnya jamur pelapuk putih yang diduga dapat mendegradasi insektisida karbofuran karena mampu menghasilkan enzim ekstraseluler  oksidatif (Chanif et al., 2015). Dari jalur AMPA tersebut, dapat dipecah lagi menjadi karbondioksida, air, dan nitrat (Liawati, 2001). Jika dalam jalur AMPA yang dihasilkan adalah karbondioksida sehingga tidak menjadi permasalahan apabila bakteri pemacu pertumbuhan yang membantu degradasi glifosat dan menghasilkan metabolit AMPA.
Medium Tanah Tanpa Enterobacter cloacae Medium Tanah  dengan Enterobacter cloacae Glifosat
Aminomethylphospona te (AMPA)
Gambar 3. Hasil kromatogram pengujian residu glifosat
Potensi kemampuan bakteri Enterobacter cloacae dalam mendegradasi glifosat diharapkan membantu penerapan bioremediasi lahan skala luas, seperti yang dijelaskan oleh Bashan et al., (2012) dimana peran bakteri pemacu pertumbuhan  endofit  dan  perakaran  ( Plant  Growth  Promoting  Bacteria )  dalam  bioremediasi  yaitu  pada  tahap rhizodegradasi yang dapat meningkatkan aktivitas mikrobial untuk mendegradasi kontaminan misalnya penanaman Festucia arundinacea dengan penambahan bakteri pendegradasi polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) dan Bakteri pemacu pertumbuhan ( Plant Growth Promoting Bacteria ) yaitu Pseudomonas putida, A. Brasilense dan Enterobacter clocae meningkatkan jumlah degradasi PAH dikarenakan spesies bakteri secara spesifik memitigasi cekaman/ stres pada tanaman dengan adanya mekanisme aktifitas ACC-deaminase.  Inokulasi dengan bakteri dalam kondisi medium mengandung  herbisida  secara  signifikan  meningkatkan  perkecambahan  dan  munculnya  akar.  Bakteri  yang ditumbuhkan  dalam  medium mengandung  glifosat  dapat  membantu  detoksifikasi  glifosat  menjadi  bahan  yang kurang beracun. Bakteri yang digunakan adalah Pseudomonas sp. dan Azospirilium sp. yang toleran terhadap glifosat dan menggunakan glifosat sebagai sumber karbon in vitro (Travaglia et al., 2015).

## 4. Kesimpulan & Saran
4.1.Kesimpulan
Bakteri Enterobacter cloacae memiliki potensi dalam mendegradasi herbisida glifosat. Berdasarkan penelitian, hasil pengujian konsentrasi residu glifosat pada medium tanah yang telah diberikan perlakuan dengan penambahan bakteri Enterobacter  cloacae dan  Tanpa  penambahan  bakteri Enterobacter  cloacae ,  yaitu  pada  perlakuan  tanpa penambahan  bakteri Enterobacter  cloacae, kadar  glyfosat  yang  diperoleh  sebanyak  51,  4  ppm  dan  kadar Aminomethylphosponate  (AMPA)  sebanyak  4,66  ppm  sampel.  Sedangkan  pada  medium  tanah  dengan penambahan  bakteri Enterobacter  cloacae ,  yaitu  pada  kadar  glyfosat  sebanyak  0  ppm  dan  kadar Aminomethylphosponate (AMPA) sebanyak 12,8 ppm sampel. presentase biodegradasi herbisida glifosat dengan menambahkan bakteri Enterobacter cloacae sekitar 100%.

## 4.2.Saran
Perlu penelitian lebih lanjut mengenai produksi massal bakteri dalam media perbanyakan yang mudah dan murah bagi pengguna (petani).

## Ucapan Terimakasih
Ucapan terimakasih Kepada Badan Penyuluhan dan Pengembangan SDM Pertanian dan Universitas Brawijaya sebagai pembimbing pakar.

## Daftar Referensi
Bashan, L.E., J.P Hernandes., Y. Bashan. (2012). The Potential Contribution of Plant Growth – Promoting Bacteria to Reduce Environmental Degradation – A Comprehensive Evaluation. Apllied Soil Ecology 61: 171-189.
Chanif, I., Djauhari, S., & Aini, L. Q. (2015). Uji Potensi Jamur Pelapuk Putih Dalam Bioremediasi Insektisida Karbofuran. Jurnal Hama dan Penyakit Tumbuhan, 3(2), pp-83.
Fauriah, R., Muanisah, U., adan Hidayah, A. (2017). Identifikasi Residu Glifosat pada Lahan Hortikultura di Provinsi  Jawa  Tengah.  Prosiding  Seminar  Nasional  Inovasi  Pestisida  Ramah  Lingkungan  Mendukung Swasembada Pangan hal. 121.
Kesuma, S.D., Hariyadi, S. Anwar. (2015). Dampak Aplikasi herbisida IPA Glifosat dalam Sistem Tanpa Olah Tanah  (TOT)  terhadap  Tanah  dan  Tanaman  Padi  Sawah.  J.  Pengelolaan  Sumber  Daya  Alam  dan Lingkungan 5 (1): 61-70.
Krishna, K.R., & Philip, L. (2011). Bioremediation of Single and Mixture of Pesticide-Contaminated Soils by Mixed  Pesticide-Enriched  Cultures.  Applied  Biochemistry  and  Biotechnology,  164(8),  1257 – 1277. doi:10.1007/s12010-011-9211-5 .
Liawati,  L.  (2001).  Seleksi  Bakteri  Tahan  Glifosat.  Skripsi.  Jurusan  Biologi  Fakultas  Matematika  dan  Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Pertanian Bogor.
Lukito,  P,  K.  (2020).  Hari  Keamanan  Pangan  di  Ritel  Pangan  pada  Era  New  Normal  Available  at https://www.pom.go.id/new/view/more/berita/18647/Hari-Keamanan-Pangan-Sedunia------ Keamanan-Pangan-di-Ritel-Pangan-pada-Era-New-Normal---.html. Accessed at july 1st, 2021.
Moenandir, J. (2010). Ilmu Gulma. UB Press. Malang.
Odukkathil,  G.  And  N.  Vasudevan.  (2013).  Toxicity  and  Bioremediation  of  Pesticides  in  Agricultural Soil. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology, 12(4), 421-444.
Pollegioni, L., E. Schonburn., D. Siehl. (2011). Molecular Basis of Glyphosate Resistance: Different Approaches Through Protein Engineering. FeBS J 278(16): 2753-2766.
Stenersen, J. (2004). Mode of Action and Toxicology. CRC Press. USA. Stepniewska and A. Kuzniar. (2013). Endophytic microorganisms — promising applications in bioremediation of greenhouse gases. J. Appl Microbiol Biotechnol  97:9589 – 9596.
Travaglia, C., O., Masciarelli, J. Fortuna, G. Marchetti, P. Cardozo, M. Lucero, E. Zorza, V. Luna, and H. Reinoso. 2015. Towards sustainable Maize Production: Glyphosate Detoxification by Azospirillum sp. and Pseudomonas sp. Crop Protection, 77, pp.102-109.
TWN. (2013). RISALAH KEAMANAN HAYATI Biosafety Briefing : Informasi Keamanan Hayati Terkini untuk (jagung) MON810, MON863, NK603 dan (kedelai) GTS-40-3-2.
Zhuang, X., Chen, J., Shim, H., Bai, Z. (2007). New Advances in Plant Growth Promoting Rhizobacteria for Bioremediation. J. Environmental International 33 (2007): 406-413.